#atmosph

Ce soir en rentrant du labo à pied — il faisait encore chaud pour un 11 septembre, disons 26 °C —, j'ai levé les yeux vers l'ouest. Le ciel virait du bleu profond au zénith à l'orange puis au rouge très bas à l'horizon. Question banale. Réponse que je connais en principe, mais je me suis arrêté pour la refaire proprement dans ma tête.

Fait observé : plus on regarde vers l'horizon au crépuscule, plus le ciel est rouge. Vers le haut, il reste bleu net.

La diffusion de Rayleigh est la pièce centrale — c'est la diffusion élastique de la lumière par des molécules plus petites que sa longueur d'onde. L'intensité diffusée varie en λ⁻⁴ : la lumière bleue (~450 nm) est diffusée environ dix fois plus que la rouge (~700 nm). Résultat : en plein jour, le ciel "renvoie" du bleu dans toutes les directions. C'est un cours classique d'optique physique, rien d'original de ma part.

Ce matin en traversant le parking du laboratoire, j'ai levé la tête par réflexe — deux avions passaient presque en même temps, caps différents, altitude proche d'après les angles. Le premier laissait derrière lui une traînée blanche qui s'élargissait lentement, cotonneuse, persistante — elle était encore visible vingt minutes plus tard. Le second : rien, ou presque. Une fine ligne qui s'effaçait en moins de dix secondes. Même ciel, même moment, deux comportements opposés. La question s'est posée d'elle-même.

Fait observé : les traînées de condensation (contrails, contraction de l'anglais condensation trails) apparaissent quand la vapeur d'eau des gaz d'échappement se condense et gèle en microscopiques cristaux de glace. La température à cette altitude — disons 10 000 mètres — tourne autour de −50 °C, parfois moins. C'est une physique simple de changement de phase.

Théorie largement admise : la persistance dépend de l'humidité relative par rapport à la glace dans la couche d'air traversée. Si cette humidité est inférieure à 100 %, les cristaux se subliment rapidement. Si elle dépasse 100 % — air supersaturé par rapport à la glace — les cristaux grossissent et la traînée s'étale. Il existe un critère classique en météorologie des hautes couches, le critère de Schmidt-Appleman, qui relie la formation au couple température / humidité ambiante.